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1、TD-SCDMATD-SCDMA 话音呼叫流程信令浅析话音呼叫流程信令浅析摘摘 要：要：TD-SCDMA 话音呼叫流程信令解析关键词：关键词：信令随着移动通信的迅速发展，移动通信用户快速增加，移动通信的网络日趋复杂，网络的日常维护、网络故障的定位、网络故障的排除也日趋困难。一旦有通信故障，就会产生大面积的影响。信令是建立通信的前提，信令就像网络的脉搏一样，通过对呼叫流程中的信令进行分析可以洞察到网络中存在的问题，对于网络建设与网络维护部门来说能否在出现通信故障时，快速定位故障点，从而在最短时间内排除故障，就显得日益重要。下面的内容我就对华为DRNC820 中发起语音呼叫时所跟踪到的信令来对 T
2、D 的语音呼叫流程作一个简要的解析。一个典型的语音呼叫流程通常是分为：主叫流程，被叫流程及释放流程。1 主叫流程：通常又由 RRC（Radio Resource Control：无线资源管理）连接建立流程、初始直接传输建立信令连接、安全控制、建立 RAB（Radio Access Bearer：无线接入承载，用于用户面） 、准备通话这几个过程来完成。1.1RRC 连接建立流程：当 RNC（Radio Network Controller：无线网络控制器）接收到 UE（User Equipment ：用户设备）的 RRC 连接建立请求消息后，由 RRM（Radio Resource Manage
3、ment：无线资源管理模块）根据特定的算法确定是接受还是拒绝该 RRC 连接建立请求，如果接受，则再判决是建立在专用信道还是公共信道。RRC 连接建立使用的信道不同，RRC 连接建立流程也不一样。当 RRC 连接建立在专用通道时，需要 UE、RNC、NODEB（即基站）三者之间协商与数据同步，确定连接所需要的无线链路资源；当 RRC 连接建立在公共信道上时，因为用的是已经建立好的小区公共资源，所以无需建立无线链路和用户面的数据传输承载。(1) RRC_RRC_CONNECT_REQ(2) RRC_RRC_CONN_SETUP(3)RRC_RRC_CONNECT_SETUP_CM PUENode
4、BRNC图 1.1 RRC 连接建立在公共信道流程图1.11 UE 处于空闲模式下，当 UE 的非接入层请求建立信令连接时，UE 将发起 RRC 连接建立过程。每个 UE 最多只有一个 RRC 连接。首先 UE 在上行CCCH（Common Control Channel CCCH：公共控制信道）上发送一个建立连接请求消息 RRC_RRC_CONNECT_REQ，请求建立一条 RRC 连接。主要参数为：InitialUE-Identity（初始的 UE 标识，如 IMSI，TMSI 等参数）用来让网络识别发送该建立请求消息的 UE；Establishment cause（建立原因）有多种类型，
5、但 UE 每次只能选择其一；Protocol Error Indicator（协议错误标识）用来标明是否有协议错误发生；测量消息：给出在 Uu 接口（即常说的空中接口或是无线接口）上的测量结果。1.12 RNC 在下行 CCCH 上向 UE 发送连接建立消息RRC_RRC_CONN_SETUP。主要参数：UE IE（Information Element：信息单元） ；RB（radio bearer：无线承载） 信息；TrCH（Transport Channel 传输信道）IE；上行传输信道；下行传输信道；物理信道 IE；UL（上行）无线资源和DL（下行）无线资源。1.13 UE 在上行 DC
6、CH（Dedicated Control Channel：专用控制信道）上向 RNC 发送 RRC 连接建立完成消息 RRC_RRC_CONNECT_SETUP_CMP。主要参数：RRC transaction identifier（RRC 事务标识） ；START list（开始列表，包含CN 域标识和开始值列表信息） ；UE radio access capability（UE 无线接入特性） ；UE radio access capability extension（UE 无线接入特性扩展） ；UE system specific capability（UE 系统特性） ；至此 RRC
7、连接建立过程结束。1.2初始直接传输建立信令连接：RRC 连接建立成功后，UE 向 CN(Core Network:核心网)发送初始直传消息，建立业务呼叫。(1)RRC_INIT_DIRECT_TRANSF (1)RRC_INIT_DIRECT_TRANSF(2)RANAP_INITIAL_UE_MESSAGE(3)RANAP_COMMON_IDUENodeBRNCCN图 1.2 初始直传流程图1.21 UE 生成初始直传消息 RRC_INIT_DIRECT_TRANSF 发送到网元 NodeB。请求建立业务呼叫。NodeB 收到消息 RRC_INIT_DIRECT_TRANSF，生成含有初始
8、直传消息的 DCH（专用传输信道）数据帧，发送到网元 RNC。 1.22 RNC 收到并处理含有初始直传消息的 DCH 数据帧，分配 Iu（Iu 口是指 RNC 与 CN 的接口）链路信令连接标识，组装成 Iu 口的初始直传消息RANAP_INITIAL_UE_MESSAGE，发送到网元 CN。在这条消息当中，就包括了CS（即语音业务）的位置更新请求及 PS 的 ATTACH 请求（即数据业务接入请求） 。1.23 CN 收到并处理消息 RANAP_INITIAL_UE_MESSAGE，生成响应消息RANAP_COMMON_ID 发送到网元 RNC，其中携带了 Permanent NAS UE
9、 Identity 参数。RNC 将这个参数和用户的 RNTI（radio network temporary identity：无线网络临时标识）对应起来。至此，直传过程结束。1.3 安全控制：也即是鉴权加密的过程NodeBRNCCN(1)RANAP_DIRECT_TRANSFER(2)RRC_DL_DIRECT_TRANSF(2)RRC_DL_DIRECT_TRANSF( (3 3) )R RR RC C_ _U UL L_ _D DI IR R_ _T TR RA AN NS SF F( (3 3) )R RR RC C_ _U UL L_ _D DI IR R_ _T TR RA AN
10、 NS SF F(4)RANAP_DIRECT_TRANSFER( (5 5) )R RA AN NA AP P_ _S SE EC CU UR RI IT TY Y_ _M MO OD DE E_ _C CO OM MM MA AN ND D(6)RRC_SECURITY_MODE_CMD(6)RRC_SECURITY_MODE_CMD(7)RRC_SECURITY_MODE_CMP(7)RRC_SECURITY_MODE_CMP(8)RANAP_SECURITY_M ODE_COMPLETE图 1.3 鉴权加密流程图 1.31 CN 生成消息初始直传消息 RRC_INIT_DIRECT_T
11、RANSF（消息包含了Identity-Request）发送到网元 RNC。1.32 RNC 收到消息 RRC_INIT_DIRECT_TRANSF，生成下行直传消息RRC_DL_DIRECT_TRANSF，组成含有 Identity-Request 的下行直传消息的 DCH 数据帧，发送到网元 NodeB。NodeB 收到 DCH 数据帧，取出其中携带的消息RRC_DL_DIRECT_TRANSF 发送到网元 UE。1.33 UE 收到消息 RRC_DL_DIRECT_TRANSF（Identity-Request） ，根据RAND（随机消息）计算出三个参数：RES（SIM 卡中的鉴权响应参
12、数） 、CK（加密密钥）和 IK（完整性保护密钥） ，将新的 CK 和 IK 写入 SIM 卡中。UE 发送上行直传消息 RRC_UL_DIR_TRANSF（含有 Identity-Response 信息）到网元NodeB，其中携带着 UE 新计算出来的 nas-Message。NodeB 收到含有鉴权响应的消息 RRC_UL_DIR_TRANSF，组成含有 Identity-Response 信息上行直传消息的DCH 数据帧发送到网元 RNC。1.34 RNC 收到并处理 DCH 数据帧，生成消息RANAP_DIRECT_TRANSFER（含有 Identity-Response） ，发送到
13、网元 CN。1.35 CN 收到并处理消息 RANAP_DIRECT_TRANSFE（Identity-Response） 。CN 根据消息中的 RES 信息进行判断： 若判断结果为不正确，且不需要进行身份认证，则生成消息 REJECT发送到网元 RNC，转到 RRC 释放流程。 若判断结果为不正确，且需要进行身份认证，则生成消息 Identity-Request 发送到网元 RNC，发起身份认证过程，认证成功后进行再次鉴权，否则发起 RRC 释放流程。 若判断结果为正确，且需要进行安全性控制，则生成消息安全模式校验消息 RANAP_SECURITY_MODE_COMMAND 发送到网元 RN
14、C，以实现加密和完整性检查过程。 若判断结果为正确，但不需要进行安全性控制，CN 向 RNC 发送RANAP_DIRECT_TRANSFER（含有 location-updating-accept 等表接受的消息） ，RNC 收到后通过 DCH 数据帧将消息转发给 NodeB，NodeB 向UE 发送 RRC_DL_DIRECT_TRANSF（含有 location-updating-accept 信息） ，鉴权过程结束。1.36 RNC 收到并处理消息 RANAP_SECURITY_MODE_COMMAND，完成对RLC（Radio Link Control：无线链路控制）和 MAC（Med
15、ia Access Control：介质访问控制子层协议）实体进行参数配置，并生成含有 Security Mode Command 的 DCH 数据帧发送到网元 NodeB，NodeB 收到 DCH 数据帧，取出其中携带的消息 RRC_SECURITY_MODE_CMD 发送到网元 UE。1.37 UE 收到并处理消息 RRC_SECURITY_MODE_CMD，UE 根据是否支持加密算法和完整性检查算法进行判断：如果判断结果为不支持，则生成消息 RRC_SECURITY_MODE_FAI 发送到网元 NodeB，加密过程失败。如果判断结果为支持，则生成消息 RRC_SECURITY_MODE
16、_CMP 发送到网元 NodeB。NodeB 收到消息 RRC_SECURITY_MODE_CMP，生成含有Security Mode Complete 的 DCH 数据帧发送到网元 RNC。1.38 RNC 收到并处理 DCH 数据帧，生成认证完成的消息RANAP_SECURITY_MODE_COMPLETE 发送到网元 CN，加密过程结束。1.4 建立 RAB: RAB（Radio Access Bearer） 是指用户平面的承载，用于 UE 和 CN 之间传送语音，数据及多媒体业务。当用户发起呼叫之后就要建立 RAB 连接，要进入这一流程的前提条件是 UE 已经建立 RRC 连接，并且已经通过 CN 鉴权。NodeBRNCCN(1)RANAP_RAB_ASSIGNMEN T_REQ(2)NBAP_RL_RECFG_ PREP( (3 3) )N NB BA AP P_ _R RL L_ _R RE EC CF FG G_ _P PR RE EP P(4
